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Axiallagerung, insbesondere für Mehrschneckenpressen Die Erfindung
betrifft eine Axiallagerung, insbesondere für Mehrschneckenpressen mit in geringem
Abstand parallel nebeneinander liegenden Schneckenwellen, bei der zur Aufnahme der
Axiallast mehrere Einzelgleitlager hintereinander angeordnet sind.
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Bei einer bekannten derartigen Ausführung sind auf der Welle mehrere
Lagerscheiben distanziert hintereinander angeordnet, die sich auf entsprechenden
im Lagergehäuse befindlichem Gegenlagerscheiben abstützen und auf diesen gleiten.
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Durch diese Anordnung wird die Axiallast auf die Einzelgleitlager
verteilt aufgenommen und in das Lagergehäuse eingeleitet. Die Schmierung der Einzelgleitlager
erfolgt mit Öl, welches den gleitenden Teilen zugeführt wird.
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In den Einzelgleitlagern stellt sich bei entsprechender Gleitgeschwindigkeit
und unterstützt durch ein Schmierölverteilungssystem der hydrodynamische Fließreibungszustand
ein0 Zur Erzielung günstiger Reibungszustände sind die Gleitflächen der Lagerscheiben
mit Lagerwerkstoff, der einen niedrigen Reibungskoeffizient besitzt, belegt oder
es werden Ringe oder Scheiben aus entsprechendem Werkstoff
zwischen
die Lagerelemente eingefügt, um so bei Versagen der Schmierung eine gute Notlaufeigenschaft
der Lagerung zu erreichen.
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Es ist eine weitere Art einer Axiallagerung mit hintereinander angeordneten
Einzelgleitlagern bekannt, bei welcher zwischen den auf der Welle befindlichen Lagerscheiben
und den Gegenlagerscheiben mit 01 gefüllte Lagerspalte vorhanden sind. Die Lagerscheiben
auf der Welle besitzen radiale Abdichtungen, die verhindern, daß das Öl zwischen
den Gleitflächen der Lager entweicht, Bei axialer Belastung baut sich in allen Lagerspalten
ein Öldruck auf und die einzelnen Lager tragen hydrostatisch.
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Zum Ausgleich des an den radialen Abdichtungen auftretenden Leckölverlustes
sind jeweils eine, einen Lagerspalt mit einem Hydraulikspeicher verbindende Druckleitung
mit Rückschlagventilen vorgesehen. Im belasteten Zustand der Axiallagerung verschließt
der sich im Öl aufbauende Druck die Rückschlagventile. Im entlasteten Zustand der
Axiallagerung öffnen sich die Rückschlagventile und aus dem Hydraulikspeicher wird
soviel Öl nachgefüllt, wie durch die Leckverluste verloren gegangen ist.
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Die erste bekannte Art der Axiallagerung ist mit dem Nachteil behaftet,
daß sich, bedingt durch die Fertigungstoleranzen und der unter Betriebsbedingungen
auftretenden elastischen Verformungen der Lagerelemente, Differenzen in den Stützweiten
der Einzelgleitlager ergeben, die keine gleichmäßige Verteilung der Axiallast auf
die einzelnen Lager gewährleisten. Die Einzelgleit.
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lager sind da- durch unterschiedlich belastet. In den jeweilig überlasteten
Einzelgleitlagern entsteht eine über das Normalmaß hinausgehende Flächenpressung,
die
den durch hydrodynamischen Staudruck erzeugten Schmierölkeil
zerstört und zur Festkörperreibung führt. Hoher Verschleiß der Gleitflächen und
vorzeitiges Unbrauchbarwerden dieser Einzelgleitlager sind die Folge.
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Die zweite bekannte Art der Axiallagerung weist den Mangel auf, daß
die im Betriebszustand, d. h. unter der axialen Belastung auftretenden Leckverluste
der Ölfüllung der Lagerspalte in den Einzelgleitlagern nicht ausgeglichen werden
können.
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Die fortschreitende Verminderung der Dicke des tragenden Ölfilmes
zwischen den gleitenden Flachen führt endlich zum Verlust des hydrostatischen Fließreibungszustandes.
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Als Folge stellt sich die Festkörperreibung mit starkem Verschleiß
ein. Eine gleichmäßige Verteilung der Axiallast auf die Einzelgleitlager ist auch
nicht gewährleistet. Die in diesem Falle jeweilig überlasteten Einzelgleitlager
werden damit durch höheren Verschleiß gegenüber den anderen Einzelgleitlagern vorzeitig
unbrauchbar, Der Zweck der Erfindung besteht darin, das vorzeitige Unbrauchbarwerden
einer Axiallagerung durch Überlastung von Einzelgleitlagern zu verhindern, die Lebensdauer
und Funktionssicherheit der Lagerung zu erhöhen, den Wartungs-und Instandhaltungsaufwand
zu senken und die durch Lagerreparaturen entstehende Maschinenausfallzeit zu vermindern.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Axiallagerung durch
die Hintereinanderanordnung mehrerer hydrostatisch tragender Einzelgleitlager zweckentsprechend
so auszugestalten, daß die Überlastung von Einzelgleitlagern durch Teil- oder Maximalbelastung
ausgeschlossenen unddie Axiallast auf die Einzelgleitlager
proportional
verteilt wird.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Stützweiten
der Gleitflächen der auf einer Welle hintereinander angeordneten und auf dieser
befestigten Lagerbundbuchsen differenziert gegenüber den konstanten Stützweiten
der Gleitflächen der Lagerringe ausgeführt sind, so daß die zwischen den Gleitflächen
der Lagerbundbuchsen und den Lagerringen vorhandenen Lagerspalte im unbelasteten
Zustand der Axiallagerung differenzierte Größen besitzen, wobei das in Wirkrichtung
der Axiallast betrachtete am Wellenende der Axiallagerung befindliche Einzelgleitlager
den kleinsten Lagerspalt aufweist.
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Die Einzelgleitlager sind an eine, jeweils für jedes Lager separate
Druckölleitung angeschlossen und werden durch einen aus an sich bekannten Bauelementen
bestehenden Hydraulikölkreis mit einem für jedes Lager konstanten Ölstrom beaufschlagt,
welcher durch die Lagerspalte fließt und durch eine Leckölsammelleitung abgeführt
wird. Bei geringer Belastung der Axiallagerung baut sich in dem Einzelgleitlager
mit dem kleinsten Lagerspalt durch dessen Drosselwirkung in dem Ölstrom ein Druck
auf, so daß sich zwischen den Gleitflächen des Lagers ein Fließreibungszustand einstellt
und dieses Lager hydrostatisch trägt. In den diesem Einzelgleitlager nachgeordneten
Lagern fließt der Ölstrom aufgrund der differenziert größeren Lagerspalte noch ohne
Druckaufbau.
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Mit zunehmender Belastung der Axiallagerung verringern sich durch
die elastische Verformung der Lagerbundbuchsen die Differenzen der Lagerstützweiten
und damit die Differenzen der Lagerspalte in dem Maße, daß sich auch in diesen Einzelgleitlagern
ein Öldruck aufbaut und die Lager entsprechend der Belastungszunahme nacheinander
hydrostatisch, der Größendifferenz der elastischen Verformung proportional, zu tragen
beginnen, Im Maximalbelastungszustand der Axiallagerung sind die Differenzen
der
Stützweiten der Lagerbundbuchsen und damit auch der Lagerspalte ausgeglichen und
jedes Einzelgleitlager trägt hydrostatisch eine gleichgröße Teillast der Maximalbelastung.
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Die Vorteile der erfindungsgemäßen Axiallagerung gegenüber dem bekannten
Stand der Technik bestehen in der proportionalen Verteilung der axialen Belastung
auf die Einzelgleitlager, die eine Überlastung von Einzelgleitlagern durch Teil-
oder Maximallast ausschließt. Der in den Einzelgleitlagern vorhandene hydrostatische
Fließreibungszustand gewährleistet einen praktisch verschleißlosen und reibungsarmen
Betrieb und damit eine hohe Lebensdauer der Axiallagerung. Die Zeitabstände zwischen
den Reparaturen der Lagerung werden wesentlich vergrößert und damit die Instandhaltungskosten
gesenkt sowie der verfügbare Maschinenzeitfonds vergrößert.
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Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel einer
Axiallagerung mit 2 parallel liegenden Wellen mit je drei Einzelgleitlagern erläuterte
Die Zeichnung zeigt: Schnitt durch die Axiallagerung für Mehrschneckenpressen.
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Auf einer Welle 2 sind mehrere Lagerbundbuchsen 3; 8; 13 hintereinander
angeordnet und auf dieser gegen Verdrehung gesichert befestigt. Die Lagerbundbuchsen
3; 8; 13 sind in ihrer Länge so bemessen, daß die Stützweiten der Gleitflächen 4;
9; 14 untereinander bestimmte Maßdifferenzen aufweisen, Zur Übertragung der Axiallast
in Wirkrichtung des Pfeil es 1 stützen sich die Lagerbundbuchsen 3; 8; 13 mit ihren
Gleitflächen
4; 9; 14 auf den Gleitflächen 6; 11; 16 der Lagerringe
7; 12; 17 ab, deren Stützweiten konstant bemessen sind.
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Durch die Differenzierung der Stützweiten der Lagerbundbuchsen 3;
8; 13 gegenüber den konstanten Stützweiten der Lagerringe 7; 12; 17 sind zwischen
den Gleitflächen 4; 9; 14 und 6; 11; 16 Lagerspalte 5; 10; 15 mit differenzierter
Größe vorhanden.
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Im unbelasteten Zustand der Axiallagerung ist in dem, in Richtung
des Pfeiles 1 betrachteten, am Ende der Welle 2 befindlichen, von der Lagerbundbuchse
13 und dem Lagerring 17 gebildeten Einzelgleitlager der kleinste Lagerspalt 15 vorhanden.
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Jedes Einzelgleitlager ist an eine separate Druckölleitung 18; 19;
20 mit einem Druckmesser 21 angeschlossen und wird durch einen, aus den an sich
bekannten Bauelementen Ölbehälter 22, Filter 23, Ölförderpumpe 24, Rückschlagventil
25, Überdruckventil 26, Stromteilventil 27 bestehenden Hydraulikölkreis mit einer
konstanten Ölmenge beaufschlagt. Die Einzelgleitlager sind zur Rückführung des Öles
an eine gemeinsame Leckölsammelleitung 28 angeschlossen.
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Wird die Axiallagerung in Wirkrichtung des Pfeiles 1 gering belastet,
so baut sich in dem Einzelgleitlager mit dem kleinsten Lagerspalt 15 durch die Drosselwirkung
des Spaltes in dem Ölstrom ein Druck auf, so daß sich zwischen den Gleitflächen
14 und 16 des Lagers der Fließreibungszustand einstellt und dieses Lager hydrostatisch
trägt. In den diesem Einzelgleitlager nachgeordneten Lagern fließt der Ölstrom aufgrund
der differenziert größeren Lagerspalte 10 und 5 noch ohne wesentlichen Druckanstieg.
Mit zunehmender axialer Belastung verringern sich durch die elastische Verformung
der Lagerbundbuchsen 3; 8; 13 die Differenzen der Lagerspalte 10 und 5 in dem Maße,
daß sich auch
in diesen Einzelgleitlagern ein Öldruck aufbaut und
die Lager entsprechend der Belastungszunahme hydrostatisch zu tragen beginnen.
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Im Zustand der Maximalbelastung der Axiallagerung sind die Differenzen
der Stützweiten der Lagerbundbuchsen 3; 8; 13 und der Lagerspalte 5; 10; 15 ausgeglichen
und jedes Einzelgleitlager trägt hydrostatisch eine gleichgroße Teillast der Maximallast.
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Zur Gewährleistung guter Notlaufeigenschaften der Axiallagerung bei
Ausfall des Hydraulikölkreises werden die Gleitflächen 4; 9; 14 und / oder 6; 11;
16 mit an sich bekanntem Lagerwerkstoff ausgestattet.